一种基于单片机的lin通信汽车电压调节器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于单片机的LIN通信汽车电压调节器，属于发电机调节技术领域，包括单片机主控理模块、电源供电模块、B+端电压采集模块、PWM励磁电流驱动模块、2倍压模块、相信号处理模块、温度采样模块、励磁电流采样模块和LIN通信模块，其特征在于：电源供电模块、B+端电压采集模块、PWM励磁电流驱动模块、2倍压模块、相信号处理模块、温度采样模块、励磁电流采样模块和LIN通信模块与单片机主控理模块相连。本发明的有益效果是：电路设计结构模块化，可移植性强，控制芯片使用单片实现，程序设计灵活性高，在硬件电路不变的情况下，可以通过更改软件程序实现功能的调整。使开发周期缩短，降低开发成本，提高市场竞争力。
【专利说明】
一种基于单片机的LIN通信汽车电压调节器
技术领域
[0001]本发明涉及一种汽车交流发电机调节器，属于汽车交流发电机调节技术领域，具体是一种基于单片机的LIN通信汽车电压调节器。
【背景技术】
[0002]LIN是Local Interconnect Network的缩写，是基于UART/SCI(通用异步收发器/串行通信接口)的低成本串行通信协议，可用于汽车、家电、办公设备等多种领域。LIN通信汽车电压调节器是符合LIN通信协议的一种智能调节器，它可以实时监测汽车发电机的相关参数，如发电机励磁电流、发电机工作温度、发电机工作转速、发电机工作电压等，并将这些数据实时传输给ECU，方便ECU根据整车工作状态有效合理的调整发电机工作状态。这样不仅可以提高整车的舒适性，而且可以提高整车的能效，并且能与本地互联网络LIN集成，为汽车交流发电机提高增强型控制功能。
[0003]在汽车使用的过程中，经常由于外界因素和内部参数变化的影响而导致汽车速度不稳定，影响汽车的运行质量，严重时还会产生不良后果。为此应在汽车供电线路中安装交流发电机稳压器，已改善和消除上述线性，并且有效控制电池调节电压，以便在汽车的真个生命周期优化整体性能和电池使用寿命。
[0004]目前这类调节器技术为一些国际大厂所拥有，如飞思卡尔、B0SCH、英飞凌、三菱和电装等。他们将此类调节器做成功能单芯片，不能修改线路或调整相应功能，技术封闭，应用灵活性低，并且此类芯片价格高，增加了整体成本。随着汽车的中低端及我国微型汽车的发展，成本越低，能够极大的提高竞争力。一款既能满足功能需求，可靠性需求，开发周期短，价格低的LIN通信电压调节器，无疑是制胜的武器。
【发明内容】
[0005]针对上述LIN通信调节器现状和存在的技术问题，本发明提供一种基于单片机的LIN通信汽车电压调节器。单片机为通用型芯片，可选择的范围非常广，并且可以通过不同的软件设计实现不同的功能，应用灵活，开发周期短，成本低。本发明选择Microchip的PIC16F1829LIN，能够实现飞思卡尔、、BOSCH等LIN端子调节器芯片具有的所有功能。
[0006]为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:一种基于单片机的LIN通信汽车电压调节器，包括单片机主控理模块、电源供电模块、B+端电压采集模块、PffM励磁电流驱动模块、2倍压模块、相信号处理模块、温度采样模块、励磁电流采样模块和LIN通信模块，其特征在于:电源供电模块、B+端电压采集模块、PffM励磁电流驱动模块、2倍压模块、相信号处理模块、温度采样模块、励磁电流采样模块和LIN通信模块与单片机主控理模块相连。
[0007]所述控制处理模块选用单片机为控制芯片。
[0008]所述单片机还选用Microchip PIC16F1829LIN单片机，其支持9路10位ADC，2路比较器，FVR参考电压模块，2路增强型10位PWM，4个8位定时器，I个16位定时器，TlG门控功能，超低功耗管理，增强型通用同步/异步收发器，硬件支持LIN1.3、LIN2.1协议。
[0009]所述的电源供电模块由D2和Cl组成，D2接电源正极B+端，D2单向导电，Cl为滤波电容，Cl提高单片机的抗干扰能力，Cl和D2公共端接ICl的PINll脚。PINlO脚接电容C2到E，PINlO脚输出5V电压，为ICl和其他电路提供5V电压，C2提高5V电压输出的稳定度和抗干扰能力。
[0010]所述的PWM励磁电流驱动模块中，ICl的PIN5脚输出P丽信号，其P丽信号的频率设计为200HZ，占空比大小随发电机负载和B+端电压而变化，PIN5脚信号通过开关管Q3和Q4控制MOS管Ql的栅极，Ql的漏极即F端输出P丽信号，控制发电机励磁电流，Dl为励磁电流的回流二极管。
[0011]所述的B+端电压采集模块中，Rl、R2、C4和ZDl组成B+电压处理电路，Rl和R2对B+电压进行分压，C4对B+电压进行滤波处理，ZDl对超出5V的电压进行稳压，处理好的信号送入PIN14 脚。
[0012]所述的2倍压模块由1?18、1?19、1?20、1?21、09、(:10和03组成，？1吧脚输出高频方波控制Q5快速开关，利用D3的单向导电性和C9两端电压不能突变的特征，将ClO的电压抬高为B+端电压的2倍，为Ql的栅极提供足够的驱动电压。
[0013]所述的在单片机控制处理模块中，单片机使用Microchip的PIC16F1829LIN。PIC16F1829LIN脚VDD使用5V供电，PIN20脚VSS接地，RA2、RA3、RC1脚未使用。RC3脚内部设置为Cl比较器模块负极，RC3脚输入PWM励磁电流控制模块的F端电压采样信号。RA4内部设置为ADC通道，输入PWM励磁电流控制模块的F端电压采样信号。RA5输出数字电平，输出高频方波信号。RC5脚输出HVM信号给PffM励磁电流控制模块。RC4输出数字电平，给IC3供电。？1腸脚接LINbus通信接口。RC2内部设置为ADC通道，输入B+电压采样模块的电压信号。RCO脚内部设置为ADC通道，输入温度采样模块的电压信号。RAO和RAl脚内部设置为数字1口中断，RAO和RAl脚连接Phase信号处理模块。
[0014]所述的在相信号处理模块中，1?16、1?15、1?17、1?12、1?13、1?14、1?11、06、07工8和比2组成频率处理部分，通过RAO 口采样相信号频率，R23、Q2、C12和ZD3组成电压处理部分，通过RAl 口米样相信号电压。
[0015]所述的在温度采样模块中，由热敏电阻R22和普通电阻R8组成分压电路，通过RCO脚米样分压电压。
[0016]所述的在励磁电流采样模块中，RS、IC3、R10和Cll组成电流电压转换电路，RA4脚做过压判断，RC3脚做电压采用。
[0017]所述的在LIN通信模块中，LINbus总线接PIN9脚，C3电容做滤波滤除尖峰干扰，维持LI Nb u s总线的稳定。
[0018]本发明的有益效果是:电路设计结构模块化，可移植性强，控制芯片使用单片实现，程序设计灵活性高，在硬件电路不变的情况下，可以通过更改软件程序实现功能的调整。使开发周期缩短，降低开发成本，提高市场竞争力。
【附图说明】
[0019]下面将结合附图对本发明做进一步说明。
[0020]图1是本发明的电路原理图。
[0021]图中:1、单片机主控理模块，2、电源供电模块，3、B+端电压采集模块，4、PffM励磁电流驱动模块，5、2倍压模块，6、相信号处理模块，7、温度采样模块，8、励磁电流采样模块，9、LIN通信模块。
【具体实施方式】
[0022]如图1所示，一种基于单片机的LIN通信汽车电压调节器，包括单片机主控理模块
(I)、电源供电模块(2 )、B+端电压采集模块(3 )、PWM励磁电流驱动模块(4 )、2倍压模块(5 )、相信号处理模块(6)、温度采样模块(7)、励磁电流采样模块(8)和LIN通信模块(9)。电源供电模块(2)、B+端电压采集模块(3)、PWM励磁电流驱动模块(4)、2倍压模块(5)、相信号处理模块(6 )、温度采样模块(7 )、励磁电流采样模块(8 )和LIN通信模块(9 )与单片机主控理模块
(I)相连。单片机主控理模块(I)中，单片机使用1丨(^0(^丨？的？1(:16?18291^0。PIC16F1829LIN脚VDD使用5V供电，PIN20脚VSS接地，RA2、RA3、RC1脚未使用。RC3脚内部设置为Cl比较器模块负极，RC3脚输入PWM励磁电流控制模块的F端电压采样信号。RA4内部设置为ADC通道，输入PWM励磁电流控制模块的F端电压采样信号。RA5输出数字电平，输出高频方波信号。RC5脚输出HVM信号给PffM励磁电流控制模块。RC4输出数字电平，给IC3供电。？1腸脚接LINbus通信接口。RC2内部设置为ADC通道，输入B+电压采样模块的电压信号。RCO脚内部设置为ADC通道，输入温度采样模块的电压信号。RAO和RAl脚内部设置为数字1口中断，RAO和RAl脚连接Phase信号处理模块。
[0023]电源处理模块(2)中，电源供电模块由D2和Cl组成，D2接电源正极B+端，D2单向导电，Cl为滤波电容，Cl提高单片机的抗干扰能力，Cl和D2公共端接ICl的PINll脚。PINlO脚接电容C2到E，PIN10脚输出5V电压，为ICl和其他电路提供5V电压，C2提高5V电压输出的稳定度和抗干扰能力。
[0024]B+端电压采集模块(3)中，R1、R2、C4和ZDl组成B+电压处理电路，Rl和R2对B+电压进行分压，C4对B+电压进行滤波处理，ZDl对超出5V的电压进行稳压，处理好的信号送入PIN14 脚。
[0025]P丽励磁电流驱动模块(4)中，ICl的PIN5脚输出P丽信号，其P丽信号的频率设计为200HZ，占空比大小随发电机负载和B+端电压而变化，PIN5脚信号通过开关管Q3和Q4控制MOS管Ql的栅极，Ql的漏极即F端输出HVM信号，控制发电机励磁电流，Dl为励磁电流的回流二极管。
[0026]2倍压模块(5)中，2倍压模块由R18、R19、R20、R21、C9、C10和D3组成，PIN2脚输出高频方波控制Q5快速开关，利用D3的单向导电性和C9两端电压不能突变的特征，将ClO的电压抬高为B+端电压的2倍，为Ql的栅极提供足够的驱动电压。
[0027]相信号处理模块(6)中，1?16、1?15、1?17、1?12、1?13、1?14、1?11丄6、07丄8和102组成频率处理部分，通过RAO 口采样相信号频率，R23、Q2、Cl2和ZD3组成电压处理部分，通过RAl 口采样相信号电压。
[0028]温度采样模块(7)中，由热敏电阻R22和普通电阻R8组成分压电路，通过RCO脚采样分压电压。
[0029]励磁电流采样模块(8)中，RS、IC3、R10和Cll组成电流电压转换电路，RA4脚做过压判断，RC3脚做电压采用。
[0030]LIN通信模块(9)中，LINbus总线接PIN9脚，C3电容做滤波滤除尖峰干扰，维持LI Nb u s总线的稳定。
[0031 ]此单片机LIN通信调节器的工作原理为:
调节器可以通过LINbus唤醒信号激活。当发电机不运转时，如果LIN总线上无通讯，调节器将会进入待机状态。
[0032]激活后且发电机运转时，则调节器将进入预励磁状态。在该状态下，输出级将会以一定占空比进行脉冲调制，从而确保有足够的励磁以感应出可探测的转速信号。从而保证转速的准确探测，并且当转速超过门限值时调节器进入到调节状态。在预励磁状态，输出级以25Hz的频率和25%的占空比进行脉冲调制。
[0033]当设定值UsetflO,6V，并且转速超过启动转速门限值时，调节器会转入调节状态。占空比初始值等同于通过LIN发送的盲区值。然后占空比将会根据调整过的负载响应上升时间进行调节(在负载响应激活的情况下)。
[0034]为了保证在启动阶段相信号的正确检测，占空比将会通过相电压调节功能进行调节(相电压调节功能要优先于负载响应功能)。该功能会将占空比调节到50%，以保证产生足够的相电压幅值。达到该门限值之后，占空比将重新通过负载响应功能进行调节。
[0035]如果调节器是被相信号(由转子剩磁感应的)激活并且检测到转速已经超过限值时，则调节器会进入紧急启动程序。在紧急启动程序过程中，相电压会被调节到一个规定的值，以保证能够监测到紧急启动速度。当检测到转速已经超过紧急启动转速阈值时，调节器进入调节状态并按默认设定值工作。
【主权项】
1.一种基于单片机的LIN通信汽车电压调节器，包括单片机主控理模块、电源供电模块、B+端电压采集模块、Pmi励磁电流驱动模块、2倍压模块、相信号处理模块、温度采样模块、励磁电流采样模块和LIN通信模块，其特征在于:电源供电模块、B+端电压采集模块、PWM励磁电流驱动模块、2倍压模块、相信号处理模块、温度采样模块、励磁电流采样模块和LIN通信模块与单片机主控理模块相连;所述的电源供电模块由D2和Cl组成，D2接电源正极B+端，D2单向导电，Cl为滤波电容，Cl和D2公共端接ICl的PINl I脚；PINlO脚接电容C2到E，PINlO脚输出5V电压； 所述的在PffM励磁电流驱动模块中，ICl的PIN5脚输出HVM信号，其HVM信号的频率设计为200HZ，占空比大小随发电机负载和B+端电压而变化，PIN5脚信号通过开关管Q3和Q4控制MOS管Ql的栅极，Ql的漏极即F端输出HVM信号，控制发电机励磁电流，Dl为励磁电流的回流二极管； 所述的在B+端电压采集模块中，Rl、R2、C4和ZDl组成B+电压处理电路，Rl和R2对B+电压进行分压，C4对B+电压进行滤波处理，ZDl对超出5V的电压进行稳压，处理好的信号送入PINl^ip; 所述的在2倍压模块由1?18、1?19、1?20、1?21、09、(:10和03组成，？1吧脚输出高频方波控制Q5快速开关，通过D3的单向导电性和C9两端电压不能突变，将ClO的电压抬高为B+端电压的2倍，为Ql的栅极提供驱动电压； 所述的在单片机控制处理模块中，单片机使用Microch ip的PICl 6F1829LIN，PIC16F1829LIN脚VDD使用5V供电，PIN20脚VSS接地，RA2、RA3、RC1脚未使用，RC3脚内部设置为Cl比较器模块负极，RC3脚输入PWM励磁电流控制模块的F端电压采样信号，RA4内部设置为ADC通道，输入PWM励磁电流控制模块的F端电压采样信号，RA5输出数字电平，输出高频方波信号;RC5脚输出HVM信号给PffM励磁电流控制模块，RC4输出数字电平，给IC3供电，？1腸脚接LINbus通信接口，RC2内部设置为ADC通道，输入B+电压采样模块的电压信号，RCO脚内部设置为ADC通道，输入温度采样模块的电压信号，RAO和RAl脚内部设置为数字1口中断，RAO和RAl脚连接Phase信号处理模块； 所述在相信号处理模块中，1?16、1?15、1?17、1?12、1?13、1?14、1?11工6、07工8和102组成频率处理部分，通过RAO 口采样相信号频率，R23、Q2、Cl2和ZD3组成电压处理部分，通过RAl 口采样相信号电压； 所述的在温度采样模块中，由热敏电阻R22和普通电阻R8组成分压电路，通过RCO脚采样分压电压； 所述的在励磁电流采样模块中，RS、IC3、R10和CU组成电流电压转换电路，RA4脚做过压判断，RC3脚做电压采用； 所述的在LIN通信模块中，LINbus总线接PIN9脚，C3电容做滤波滤除尖峰干扰，维持LI Nb u s总线的稳定。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的LIN通信汽车电压调节器，其特征在于所述控制处理模块选用单片机为控制芯片。3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的LIN通信汽车电压调节器，其特征在于:所述单片机选用Microchip PIC16F1829LIN单片机，其支持9路10位ADC，2路比较器，FVR参考电压模块，2路增强型1位P WM，4个8位定时器，I个16位定时器，TIG门控功能，硬件支持CO
【文档编号】G05B19/042GK105938340SQ201610374984
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】白楠
【申请人】江苏云意电气股份有限公司